CN113058412A - 一种废气处理工艺及其处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种废气处理工艺及其处理装置，涉及废气处理技术领域。一种废气处理工艺，包括以下步骤：S1一级脱硫：将含硫废气通入一级脱硫塔，脱硫剂为第一氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；S2二级脱硫：然后通入二级脱硫塔，脱硫剂为第二氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；S3三级脱硫：再通入三级脱硫塔，脱硫剂为第三氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；S4再生：分别向各级脱硫形成的脱硫老化剂中通入氧气进行氧化反应，再分别加入氢氧化钙，搅拌，脱除沉淀物，分别完成脱硫老化剂再生，脱硫老化剂再生后分别用作各级脱硫的脱硫剂。废气处理工艺具有脱硫效果好的优点。

Description

一种废气处理工艺及其处理装置

技术领域

本申请涉及废气治理技术领域，尤其涉及一种废气处理工艺及其处理装置。

背景技术

工业废气含有二氧化硫、氮氧化物等对环境不友好的化学物质，空气中过多的二氧化硫等物质容易带来酸雨等生态问题，给生态环境和生命健康带来一定的威胁。随着社会的发展，国家越来越重视对环境的保护。对工业废气，尤其是对固体危废焚烧产生的工业尾气的处理工艺的研究也越来越多。

目前对固体危废焚烧产生的工业尾气常用的处理工艺是用氢氧化钙水溶液为脱硫剂，钙离子与二氧化硫反应生成亚硫酸钙沉淀，吸附脱除废气中的二氧化硫等酸性物质，降低排放烟气中的硫含量，提高环保性。

针对上述相关技术，发明人认为，由于氢氧化钙在水中溶解度不高，氢氧化钙水溶液游离态的活性钙离子含量不高，在一定程度上影响了脱硫效果。

发明内容

为了改善废气处理工艺的脱硫效果，本申请提供一种废气处理工艺及其处理装置。

第一方面，本申请提供一种废气处理工艺，采用如下的技术方案：

一种废气处理工艺，用三个脱硫塔分三级进行脱硫，脱硫塔包括一级脱硫塔、二级脱硫塔和三级脱硫塔，包括以下步骤：

S1一级脱硫：将含硫废气通入一级脱硫塔，脱硫剂为第一氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；

S2二级脱硫：然后通入二级脱硫塔，脱硫剂为第二氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；

S3三级脱硫：再通入三级脱硫塔，脱硫剂为第三氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；

S4再生：分别向各级脱硫形成的脱硫老化剂中通入氧气进行氧化反应，再分别加入氢氧化钙，搅拌，脱除沉淀物，分别完成脱硫老化剂再生，脱硫老化剂再生后分别用作各级脱硫的脱硫剂。

通过采用上述技术方案，含硫废气通入含有以氢氧化钠水溶液为脱硫剂的脱硫塔，含硫废气中的二氧化硫等酸性组分与碱性的氢氧化钠水溶性发生化学反应生成亚硫酸钠等物质，亚硫酸钠氧化生成硫酸钠，硫酸钠与氢氧化钙发生反应生成硫酸钙，硫酸钙以沉淀物形式从水相体系中析出，促进硫酸钠与氢氧化钙反应的化学平衡正向移动，促进氢氧化钙电离出氢氧根离子，保持脱硫老化剂再生后的碱度，可用于各级脱硫的脱硫剂。本申请通过使用氢氧化钠水溶液作脱硫剂，然通过氧化、再与氢氧化钙反应完成再生，相比于直接用氢氧化钙作脱硫剂的废气处理工艺，氢氧化钠在水中的溶解度更高，与二氧化硫等硫化物的反应活性更高，有助于提高对含硫废气的脱硫效果。本申请通过分三级进行脱硫，有助于提高含硫废气中硫化物与脱硫剂之间反应的几率，有助于提高脱硫效果。

优选的，所述含硫废气从脱硫塔塔底进入脱硫塔，从脱硫塔塔顶离开；所述脱硫剂通过循环泵从脱硫塔塔顶喷淋流过脱硫塔。

通过采用上述技术方案，通过将脱硫剂喷淋的方式，有助于提高硫化物与脱硫剂反应的几率，改善脱硫效果。

优选的，所述第一氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为25-30%；所述第二氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为15-25%；所述第三氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为5-15%。

通过采用上述技术方案，各级脱硫剂中氢氧化钠浓度不一样，一级脱硫中气相的硫化物含量最高，提高氢氧化钠浓度有助于改善脱硫效果；三级脱硫中硫化物含量最低，较低氢氧化钠浓度即可具有优异的脱硫效果，较低浓度的氢氧化钠水溶液流动性更好，更便于喷雾形成更均匀的水滴，更便于在喷淋过程中均匀分散在喷淋塔中，更好地改善低硫化物浓度下的脱硫效果。

优选的，还包括以下步骤：将含硫废气用活性炭吸附装置进行吸附，然后用脉冲袋式除尘装置进行除尘处理，再通入一级脱硫塔。

通过采用上述技术方案，用活性炭吸附有机物等杂质，再用脉冲袋式除尘装置脱除粉尘，减少粉尘和杂质，有助于减少脱硫老化剂中杂质含量，有利于脱硫老化剂的再生，有助于避免用循环泵循环和喷淋硫化剂过程发生堵塞的几率，有助于延长硫化剂使用周期，减少硫化剂补充，降低废气处理工艺运行成本。

优选的，所述步骤S4在氧化池中进行氧化，氧化后将物料转入沉淀池，向沉淀池中加入氢氧化钙，用压滤机脱除沉淀物，液相部分用作脱硫剂。

通过采用上述技术方案，先通氧气进行氧化，氧化完全后再加氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙作为石膏副产物可用于砂浆、混凝土等领域，而氧化完全后再与氢氧化钙反应生成硫酸钙，有助于减少亚硫酸钙等杂质的含量，提高副产物石膏的品质，有助于改善用石膏副产物作原料制得的砂浆、混凝土等建筑材料的力学性能。

优选的，所述氧化池内设置有催化亚硫酸盐氧化的钛锆复合氧化物涂层。

通过采用上述技术方案，在氧化池中设置钛锆复合氧化物涂层，钛锆复合氧化物涂层对亚硫酸钠氧化成硫酸钠具有一定的催化作用，有助于提高石膏副产物的品质，有助于改善用石膏副产物作原料制得的砂浆、混凝土等建筑材料的力学性能。

第二方面，本申请提供一种用于废气处理工艺的处理装置，采用如下的技术方案：

一种废气处理工艺的处理装置，包括三个串联的脱硫单元，脱硫单元包括脱硫塔、与脱硫塔连通的氧化池和与氧化池连通的沉淀池，所述氧化池连接有制氧机，所述氧化池内设置有钛锆复合氧化物涂层，所述沉淀池连接有用于脱除沉淀物的压滤机。

通过采用上述技术方案，各级脱硫单元分开，分别对各级脱硫单元中的脱硫老化剂进行再生，一级脱硫中由于硫化物含量较高，脱硫老化剂再生频率较高；而三级脱硫中硫化物含量较低，可降低脱硫老化剂再生频率，可长时间运行后再进行脱硫老化剂的再生，可降低废气处理工艺的运行成本。

优选的，所述氧化池内设置有涂层网笼，所述涂层网笼表面有钛锆复合氧化物涂层。

通过采用上述技术方案，使用含有钛锆复合氧化物涂层的网笼，有助于提高亚硫酸钠与钛锆复合氧化物涂层接触的几率，催化亚硫酸钠发生氧化反应生成硫酸钠，有助于提高石膏副产物的品质，有助于改善用石膏副产物作原料制得的砂浆、混凝土等建筑材料的力学性能。

更优的，所述处理装置还包括连通一级脱硫单元的脉冲袋式除尘装置和连通脉冲袋式除尘装置的活性炭吸附装置。

通过采用上述技术方案，用活性炭吸附装置脱除有机物等杂质，再用脉冲袋式除尘装置脱除粉尘，有助于避免用循环泵循环和喷淋硫化剂过程发生堵塞的几率，降低废气处理工艺运行成本。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过三级脱硫提高脱硫效果，用氢氧化钠水溶液作脱硫剂，与硫化物反应生成亚硫酸钠等物质，亚硫酸钠经氧化生成硫酸钠，与氢氧化钙反应生成硫酸钙和氢氧化钠，完成硫化剂再生，而硫酸钙作为本申请的石膏副产物可用于砂浆和混凝土等建筑材料的生产，有助于提高废气处理工艺的附加值；相比于直接用氢氧化钙作硫化剂的废气处理工艺，氢氧化钠在水中溶解度较高，氢氧根离子浓度较高，与硫化物之间的反应活性更高，用氢氧化钠水溶液作硫化剂有助于改善脱硫效果；

2.本申请通过在氧化池中设置含有钛锆复合氧化物涂层的网笼，促进亚硫酸钠氧化生成硫酸钠，有助于提高石膏副产物中硫酸钙的纯度，提高石膏副产物的品质，有助于改善用石膏副产物作原料制得的砂浆、混凝土等建筑材料的力学性能；

3.本申请用活性炭吸附有机物等杂质，再用脉冲袋式除尘装置脱除粉尘，减少粉尘和杂质，有助于减少脱硫老化剂中杂质含量，有利于脱硫老化剂的再生，有助于避免用循环泵循环和喷淋硫化剂过程发生堵塞的几率，有助于延长硫化剂使用周期，减少硫化剂补充，降低废气处理工艺运行成本。

附图说明

图1为废气处理工艺用的处理装置结构示意图。

图2为脱硫单元结构示意图。

图3为脱硫塔与氧化池剖视图。

附图标记：1、脱硫单元；2、脱硫塔；3、氧化池；4、沉淀池；5、制氧机；6、压滤机；7、涂层网笼；8、脉冲袋式除尘装置；9、活性炭吸附装置；10、进气管； 11、出气管；12、喷淋装置；13、第一循环泵；14、第二循环泵；15、第三循环泵。

具体实施方式

发明人在实践中发现，在含硫废气处理过程中，用氢氧化钙作脱硫剂处理含硫废气，由于氢氧化钙在水中的溶解度不高，影响了脱硫剂与硫化物之间的反应活性，在一定程度上影响了脱硫效果。

基于上述技术背景，本申请提出一种可改善废气处理工艺脱硫效果的技术方案，具体通过以下具体实施方式说明。

实际工业应用过程中，根据需要可调整脱硫老化剂的再生频率，一级脱硫中吸附的硫化物较多，再生频率较高；三级脱硫中吸附的硫化物较少，可降低再生频率。氧化池中的脱硫剂经一段时间使用后再通入氧气进行氧化，氧气由制氧机提供，制氧机提供的氧气从氧化池池底进入氧化池。根据需要将氧化后的碱液用泵转入沉淀池，再加入氢氧化钙反应，反应后将物料用泵导入压滤机进行压滤，压滤后的滤液导入氧化池循环使用，压滤后的滤饼经干燥等处理后制得石膏副产物，石膏副产物可用于砂浆、混凝土等建筑材料的生产。第一循环泵连通氧化池和脱硫塔塔顶，氧化池中的氢氧化钠水溶液用作脱硫剂对废气中的硫化物进行吸附。第一氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为25-30%；第二氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为15-25%；第三氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为5-15%。更优的，第一氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为28%；第二氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为20%；第三氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为10%。一般情况下，由于氢氧化钙与硫酸钠反应生成氢氧化钠，无需大批量补充氢氧化钠水溶液；但由于在用压滤机脱除硫酸钙等过程中，氢氧化钠等物质有所损失，可根据氧化池的pH值和液位适当补充氢氧化钠水溶液。

钛锆复合氧化物涂层由钛锆复合氧化物、水下环氧固化剂和环氧树脂组成，水下环氧固化剂为改性胺类常温环氧树脂固化剂，可在水下使用，使用水下环氧固化剂可提高涂层牢固度，有助于防止涂层在长时间水下环境中使用发生脱落的现象。更优的，钛锆复合氧化物、水下环氧固化剂和环氧树脂的重量比为60:5:15。

以下结合附图对本申请作详细说明。

本申请所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。

表1原料的规格型号及来源

制备例

制备例1

取6kg钛锆复合氧化物、0.5kg水下环氧固化剂和1.5kg环氧树脂，混合均匀，制得湿料。将湿料均匀涂抹至网笼的内外表面，室温干燥8天，网笼表面形成2mm厚的钛锆复合氧化物涂层，制得涂层网笼。

实施例

实施例1：一种废气处理工艺用的处理装置，如图1-2所示，包括三个串联的脱硫单元1，即包括一级脱硫单元1、二级脱硫单元1和三级脱硫单元1，脱硫单元1包括脱硫塔2、与脱硫塔2连通的氧化池3和与氧化池3连通的沉淀池4。脱硫塔2包括一级脱硫塔2、二级脱硫塔2和三级脱硫塔2。

如图2-3所示，脱硫塔2还包括设置在脱硫塔2塔底进气管10、设置在脱硫塔2塔顶出气管11和喷淋装置12。氧化池3设置有连通喷淋装置12的第一循环泵13，氧化池3连接有制氧机5，氧化池3内还放置有涂层网笼7，涂层网笼7表面有钛锆复合氧化物涂层（制备例1制得的涂层网笼），涂层网笼7内部中空，涂层网笼7表面有若干孔隙，氧化池3中的液体物质可通过孔隙进出涂层网笼7内部，有助于增大氧化池3中液体物质与钛锆复合氧化物涂层接触的几率。处理装置还包括连通氧化池3与沉淀池4的第二循环泵14，沉淀池4连接有压滤机6，沉淀池4还安装有与压滤机6的进料口连通的第三循环泵15，压滤机6的出液口与氧化池3连通。氧化池3还安装有便于添加物料或维修的开合门。

如图1所示，废气处理工艺用的处理装置还包括活性炭吸附装置9，与活性炭吸附装置9连通的脉冲袋式除尘装置8，脉冲袋式除尘装置8与一级脱硫塔2的进气口连通。

具体工作过程：工业废气经过活性炭吸附装置9，活性炭吸附脱除有机物等杂质；然后进入脉冲袋式除尘装置8，脱除粉尘。再依次通过一级脱硫塔2、二级脱硫塔2和三级脱硫塔2，通过第一循环泵13将氧化池3中的氢氧化钠水溶液输送至脱硫塔2塔顶的喷淋装置12，碱液从喷淋装置12喷下，再流入氧化池3，废气从脱硫塔2底部进入，从脱硫塔2顶部流出，喷淋装置12可使废气在脱硫塔中的流通路径上均有氢氧化钠水溶液喷过，提高脱硫效果，氢氧化钠水溶液对废气中的硫化物进行吸收，脱除工业废气中的硫化物，经过三级脱硫显著降低废气中硫化物的含量。

废气中的二氧化硫等硫化物与氢氧化钠水溶液反应生成亚硫酸钠，用制氧机5向氧化池3中鼓入氧气，氧气和钛锆复合氧化物涂层共同作用，将亚硫酸钠氧化成硫酸钠。当氢氧化钠水溶液中硫酸钠含量较高，pH降低至11时，通过第二循环泵14将氧化池3中的碱液转入沉淀池4，向沉淀池4中加入氢氧化钙，搅拌，氢氧化钙与硫酸钠反应生成硫酸钙和氢氧化钠，硫酸钙以沉淀物形式析出。通过第三循环泵15将物料导入压滤机6，脱除物料中的硫酸钙固相物质，而液相部分从压滤机6的出液口流至氧化池3中，实现硫化剂的再生。

实施例2：一种废气处理工艺，用实施例1的废气处理工艺用的处理装置，包括以下步骤：

S1一级脱硫：将含硫废气（洛南环亚源铜业有限公司焚烧固废和兰炭产生的含硫废气，硫化物体积含量约为1.5%）依次通入活性炭吸附装置、脉冲袋式除尘装置，再通入一级脱硫塔，脱硫剂为第一氢氧化钠水溶液，第一氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为28%，通过一级脱硫单元中的第一循环泵将氧化池中的第一氢氧化钠水溶液输送至喷淋塔塔顶的喷淋装置，碱液从喷淋装置喷下，再流入氧化池，废气从喷淋塔底部进入，从喷淋塔顶部流出，氢氧化钠水溶液对废气中的硫化物进行吸收，脱除工业废气中的硫化物。脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂。

S2二级脱硫：然后通入二级脱硫塔，脱硫剂为第二氢氧化钠水溶液，第二氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为20%，通过二级脱硫单元中的第一循环泵将氧化池中的第二氢氧化钠水溶液输送至喷淋塔塔顶的喷淋装置，碱液从喷淋装置喷下，再流入氧化池，废气从喷淋塔底部进入，从喷淋塔顶部流出，氢氧化钠水溶液对废气中的硫化物进行吸收，脱除工业废气中的硫化物。脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂。

S3三级脱硫：再通入三级脱硫塔，脱硫剂为第三氢氧化钠水溶液，第三氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为10%，通过三级脱硫单元中的第一循环泵将氧化池中的第三氢氧化钠水溶液输送至喷淋塔塔顶的喷淋装置，碱液从喷淋装置喷下，再流入氧化池，废气从喷淋塔底部进入，从喷淋塔顶部流出，氢氧化钠水溶液对废气中的硫化物进行吸收，脱除工业废气中的硫化物脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂。

S4再生：分别通过向氧化池中鼓入氧气，氧气和钛锆复合氧化物涂层共同作用，将亚硫酸钠氧化成硫酸钠。运行30天后，当氢氧化钠水溶液中硫酸钠含量较高，pH降低，一级脱硫单元中碱液的pH为11.5，通过第二循环泵将氧化池中的碱液转入沉淀池，向沉淀池中加入氢氧化钙，搅拌，氢氧化钙与硫酸钠反应生成硫酸钙和氢氧化钠，硫酸钙以沉淀物形式析出。通过第三循环泵将物料导入压滤机，脱除物料中的硫酸钙固相物质，而液相部分从压滤机的出液口流至氧化池中，实现硫化剂的再生。脱硫老化剂再生后分别用作各级脱硫的脱硫剂。

实施例3

实施例3与实施例2的区别在于，实施例3的氧化池中不放入涂层网笼，其它均与实施例2保持一致。

对比例1

对比例1与实施例2的区别在于，对比例1用氢氧化钙水溶液作脱硫剂，一级脱硫塔用质量含量为28%氢氧化钙水溶液作脱硫剂（氢氧化钙为新乡市八方钙业有限公司提供，型号为QYHG-500，500目），二级脱硫塔用质量含量为20%氢氧化钙水溶液作脱硫剂，三级脱硫塔用质量含量为10%氢氧化钙水溶液作脱硫剂，其它均与实施例1保持一致。对比例1在运行约21天时一级脱硫塔中的喷淋装置出现轻微堵塞，运行30天后停止运行，将喷淋装置和循环泵检修后方可正常使用。

性能检测

1、硫化物浓度检测：参照GB/T33318-2016《气体分析硫化物的测定硫化学发光气相色谱法》，测定运行80h处理后的尾气中硫化物浓度，实验结果如表2。

2、石膏副产物抗压强度：将运行30天后各级脱硫单元制得的石膏副产物混合均匀，晾干，参照GB/T17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》制样，并测试抗压强度，实验结果如表2。

表2不同废气处理工艺处理效果及产生的石膏副产物性能对比表

样品编号	硫化物浓度（mg/m³）	石膏副产物抗压强度（MPa）
			实施例2	0.5	15.4
实施例3	0.6	4.7
			对比例1	387	6.3

对比例1用氢氧化钙作脱硫剂，出现脱硫装置堵塞现象，脱硫效果不佳，不利于废气处理工艺的推广。

实施例3的氧化池中没有放置含有钛锆复合氧化物涂层的涂层网笼，处理后的废气中硫化物含量低，石膏副产物的力学性能欠佳，具有优异的脱硫效果。实施例2使用本申请公开的废气处理工艺，用氢氧化钠水溶液作脱硫剂，氢氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠，再通入氧气并在钛锆复合氧化物涂层的催化作用下，处理后的废气中硫化物含量低，石膏副产物的力学性能优异。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种废气处理工艺，其特征在于，用三个脱硫塔分三级进行脱硫，脱硫塔包括一级脱硫塔、二级脱硫塔和三级脱硫塔，包括以下步骤：

S1一级脱硫：将含硫废气通入一级脱硫塔，脱硫剂为第一氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；

S2二级脱硫：然后通入二级脱硫塔，脱硫剂为第二氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；

S3三级脱硫：再通入三级脱硫塔，脱硫剂为第三氢氧化钠水溶液，脱硫剂吸附硫化物形成脱硫老化剂；

S4再生：分别向各级脱硫形成的脱硫老化剂中通入氧气进行氧化反应，再分别加入氢氧化钙，搅拌，脱除沉淀物，分别完成脱硫老化剂再生，脱硫老化剂再生后分别用作各级脱硫的脱硫剂。

2.根据权利要求1所述的一种废气处理工艺，其特征在于：所述含硫废气从脱硫塔塔底进入脱硫塔，从脱硫塔塔顶离开；所述脱硫剂通过循环泵从脱硫塔塔顶喷淋流过脱硫塔。

3.根据权利要求1所述的一种废气处理工艺，其特征在于：所述第一氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为25-30%；所述第二氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为15-25%；所述第三氢氧化钠水溶液中氢氧化钠质量含量为5-15%。

4.根据权利要求1所述的一种废气处理工艺，其特征在于，还包括以下步骤：将含硫废气用活性炭吸附装置进行吸附，然后用脉冲袋式除尘装置进行除尘处理，再通入一级脱硫塔。

5.根据权利要求1所述的一种废气处理工艺，其特征在于：所述步骤S4在氧化池中进行氧化，氧化后将物料转入沉淀池，向沉淀池中加入氢氧化钙，用压滤机脱除沉淀物，液相部分用作脱硫剂。

6.根据权利要求5所述的一种废气处理工艺，其特征在于：所述氧化池内设置有催化亚硫酸盐氧化的钛锆复合氧化物涂层。

7.一种用于权利要求1-6任一项所述的废气处理工艺的处理装置，其特征在于：包括三个串联的脱硫单元（1），脱硫单元（1）包括脱硫塔（2）、与脱硫塔（2）连通的氧化池（3）和与氧化池（3）连通的沉淀池（4），所述氧化池（3）连接有制氧机（5），所述氧化池（3）内设置有钛锆复合氧化物涂层，所述沉淀池（4）连接有用于脱除沉淀物的压滤机（6）。

8.根据权利要求7所述的一种处理装置，其特征在于：所述氧化池（3）内设置有涂层网笼（7），所述涂层网笼（7）表面有钛锆复合氧化物涂层。

9.根据权利要求7所述的一种处理装置，其特征在于：所述处理装置还包括连通一级脱硫单元（1）的脉冲袋式除尘装置（8）和连通脉冲袋式除尘装置（8）的活性炭吸附装置（9）。

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